Качественное определение элементов в органических молекулах

Качественное определение элементов в органических молекулах [c.4]

Атомы элементов, образующих молекулу органического вещества, обычно соединены ковалентными связями, и поэтому орга- нические соединения не способны диссоциировать в водных растворах с образованием соответствующих ионов. Между тем большая часть качественных реакций, используемых в аналитической химии для определения отдельных элементов, представляет собой ионные реакции. Поэтому первой задачей анализа органического вещества является разрушение его молекулы при этом образующие ее атомы переходят в минеральные соединения, легко открываемые обычными реакциями аналитической химии. Наиболее обычными способами разрушения органических веществ являют-ся 1) окисление и 2) сплавление со щелочными металлами—натрием или калием. [c.211]

Следует, однако, отметить, что чисто аналитическое определение органической химии как химии соединений углерода имеет весьма существенный недостаток. Если органическая химия — только химия одного из элементов, то она принципиально может быть приравнена к химии любого другого элемента периодической системы Д. И. Менделеева. Это определение не отражает качественной специфики органической химии и -ставит ее на один уровень с неорганической химией. Качественная специфика органической химии заключается в том, что объектом ее изучения является собственно не углерод, а углеводороды и их производные. В органической химии реакции протекают таким Путем, что из одних веществ в другие обычно переходят не отдельные атомы, а имеющие определенное строение части молекул (радикалы). Таким образом, предметом органической химии является более высокоорганизованная материя, сравнительно с химией неорганической, а следовательно, определение органической химии как химии углеводородов и их производных правильнее отражает содержание органической химии. [c.25]

Качественный элементарный анализ позволяет определить, из атомов каких элементов построены молекулы органического вещества количественный элементарный анализ устанавливает элементарный состав соединения и простейшую формулу. При выполнении элементарного анализа органические вещества минерализуют , т. е. разлагают таким образом, чтобы углерод превратился в СОг, водород — в НгО, азот — в N2, ЫНз или ионы СК и т. п. Дальнейшее определение проводят обычными методами аналитической химии. В современных методах количественного анализа используются навески порядка 2—5 мг. [c.229]

Элементный анализ органических соединений дает возможность узнать, из атомов каких элементов состоит молекула данного органического соединения. Однако эти данные недостаточны для определения структуры вещества. Эта задача может быть решена с помощью функционального анализа вещества, при котором используется специфическая реакционная способность отдельных группировок атомов (=С=0 —СООН —ОН и др.). В функциональном анализе применяются химические, физические и физикохимические методы исследования. Наибольшее значение в настоящее время приобретает спектроскопия в инфракрасной и ультрафиолетовой области, ядерный магнитный резонанс, масс-спектрометрия. На основании анализа ИК-, УФ- и ПМР-спектров можно судить о наличии тех или иных функциональных групп в данном веществе и установить его строение. Однако химический качественный анализ на функциональные группы в настоящее время не потерял значения. Для качественных проб используются такие реакции, которые имеют наибольшую избирательность и чувствительность. [c.197]

Взаимосвязи между эффектами растворителей и реакционноспособностью органических соединений (см. гл. 4 и 5), а также их спектрами поглощения (см. гл. 6) изучаются уже более столетия (см. гл. 1). Чаще всего химики-органики пытались объяснить эти эффекты различной полярностью растворителей. В свою очередь под полярностью растворителя обычно понимают его способность сольватировать находящиеся в нем заряженные или полярные частицы. Понять на качественном уровне, что такое полярность растворителя, в принципе нетрудно, сложнее дать четкое определение этому параметру и еще труднее оценить его количественно. Неоднократно предпринимались попытки описать полярность растворителей количественно с помощью тех или иных физических параметров, например диэлектрической проницаемости, дипольного момента или показателя преломления (см. разд. 3.2). В максимально упрощенных теоретических подходах в качестве точной меры полярности растворителя предлагалось использовать его относительную диэлектрическую проницаемость г,. Такие подходы, однако, часто приводили к неудовлетворительным результатам, поскольку в них растворитель рассматривался как однородная, лишенная любых элементов структуры среда и игнорировал тот факт, что растворитель состоит из отдельных молекул, способных к различным взаимодействиям как друг с другом, так и с молекулами растворенного вещества, причем специфические взаимодействия (например, образование водородных связей или комплексов типа ДЭП/АЭП) часто преобладают над всеми другими типами взаимодействий между растворителем и растворенным веществом. Неадекватно описывает полярность растворителя и дипольный момент его молекулы, поскольку распределение зарядов в молекуле в общем случае зависит не только от дипольного момента, но и от моментов высших порядков, в том числе квадрупольного и октупольного [121]. В этой связи становится понятным, что желательно иметь более общее определение часто употребляемого термина полярность растворителя. [c.486]

Теория строения органических соединений А. М, Бутлерова. В развитии органической химии исключительно большую роль сыграл Александр Михайлович Бутлеров, создавший теорию химического строения. Он показал, что свойства веществ зависят пе только от того, атомы каких элементов и в каком количестве входят в состав молекулы, но йот того, в каком порядке они соединены друг с другом. Молекула представляет собой устойчивую систему, в которой существует определенный порядок в расположении атомов. Молекула, по Бутлерову, качественно отлична от простой суммы составляющих ее атомов. [c.277]

В настоящее время имеется много прямых и косвенных методов определения органических веществ в природных водах, к числу которых относятся определение потери при прокаливании, определение отдельных элементов, определение цветности, окисляемости, БПК, показателя преломления света, окислительно-восстановительного потенциала, исследование спектра поглощения и т. д. Некоторые из свойств воды в большей или меньшей степени могут быть использованы для качественной оценки водного гумуса. Наиболее легко определяемым показателем является цветность воды, величину которой, выраженную в градусах, получают колориметрическим сравнением окраски фильтрованной воды с платиново- или бихромат-кобальтовой имитацией. Однако абсолютная величина цветности не может служить надежным критерием не только качественной, но и количественной оценки водного гумуса, поскольку интенсивность окраски зависит как от его природы, так и от степени диссоциации молекул в растворе. [c.52]

В зависимости от задач и методов их решения различают качественный и количественный анализ. Цель качественного анализа — определение элементного или изотопного состава веществ. При анализе органических соединений определяют непосредственно отдельные химические элементы, например углерод, серу, фосфор, азот или функциональные группы. При анализе неорганических соединений определяют, какие ионы, молекулы, группы атомов, химические элементы составляют анализируемое вещество. Цель количественного анализа — установление количественного соотношения составных частей вещества. По результатам количественного анализа можно установить константы равновесия, произведения растворимости, молекулярные и атомные массы. Количественному анализу всегда предшествует качественный анализ. [c.11]

Органические вещества также подвергаются качественному анализу. Однако, не являясь в большинстве своем электролитами, они не расщепляются на ионы, между которыми, следовательно, не наступает химической реакции. Здесь для определения состава используют некоторые свойства целых молекул или отдельных элементов. [c.7]

Факторы, определяющие аналитическую эффективность химических реакций, при помощи которых открываемое или определяемое соединение переводится в более легко фиксируемую форму, обсуждал в своей книге Файгль [1]. На эти реакции влияют изменения температуры, pH, концентрации реагентов и присутствие других веществ, в том числе маскирующих агентов, поэтому при выполнении любой качественной пробы или количественного определения эти условия необходимо стандартизовать. Указанные условия часто серьезно меняют чувствительность, избирательность, специфичность (в качественном анализе) и полноту перевода элемента в определяемую форму. Современная химическая теория обеспечивает рациональную интерпретацию многих аналитических методов, приемов и реагентов. В свою очередь она позволяет предложить некоторые возможные пути разработки новых методов и улучшения реагентов. Представление о том, что избирательность действия многих органических соединений можно объяснить присутствием в их молекулах особых атомных группировок, позволяет конструировать такие молекулы с целью повышения их полезности в химическом анализе. Так, введением соответствующих групп можно повысить или понизить растворимость, улучшить экстрагируемость или изменить окраску. [c.373]

При химических и физиологических процессах соединения с изотопами ведут себя в качественном отношении так же, как и не замещенные изотопами они подвергаются тем же х]1мическим изменениям и переносятся в те же части организма. Поэтому изотопы элементов могут быть использованы для того, чтобы отметить молекулы, судьбу которых стремятся проследить в организме или прн превращениях in vitro они служат индикаторами и ими отмечают определенные органические молекулы. На этом же основано применение меченных изотопами соединений для изучения механизма химических реакций. [c.1142]

Метод сжигания в колбе с кислородом является одним из перспективных методов количественного элементного анализа. Он включен во многие фармакопеи мира, в том числе Международную и Европейскую, но пока ограниченно используется в отечественном фармацевтическом анализе. Метод основан на разрушении органического вещества сожжением в колбе, наполненной кислородом, растворении образовавшихся продуктов в поглощающей жидкости н последующем определении элементов, находящихся в растворе в виде ионов или молекул. Определение выполняют различными химическими или физико-химическим и методами. Метод может быть использован для качественного и количественного определения органически лекарственных веществ, содержащих в молекуле галогены, с у, фосфор, азот н другие элементы. Преимущества метода состоят в быстроте процесса минерализация, занимающего несколько секунда исключении потерь элемента в процессе минерализации, проходящем в герметически закрытой колбе возможности унификации применительно к различным группам соединений высокой чувствительности анализа на заключительной его стадий и широком сочетании метода на этой стадии с физико-хнмическими методами. Большие перспективы открывает применение метода сжига- [c.134]

Обнаружение функциональных групп, которое рассматривалось в предыдущей главе, известно под названием анализа органических соединений по функциональным группировкам—название исключительно меткое . Наряду с этим методом давно известен элементарный органический анализ, т. е. качественное и количественное определение элементов, из которых состоит исследуемое вещество. Кроме того, существуют еще и методы идентификации индивидуальных органических соединений, в которых используются свойства всей молекулы. Эти методы основаны на определении физических свойств, связанных со структурой и размерами молекулы органических соединений. К таким свойствам относятся температуры плавления, температуры кипения, удельный вес, а также оптические свойства различных соединений. Определяют температуру плавления или кипения исследуемого вещества или готовят его смеси с заранее известными веществами и наблюдают за температурами, присущими, например, эвтектическим смесям. В последнее время этот метод стал применяться для исследования микроколичеств органических веществ и их смесей, что является определенным шагом вперед. Полезность такого метода со временем, несомненно, станет еще более очевидной. Для эбулиоскопи-ческого или криосконического методов определения молекулярного веса используют расплавы или растворы исследуемых веществ в различных растворителях. Для подобных определений можно использовать производные исследуемых веществ, которые в некоторых случаях обладают более характерными свойствами. Оптическими методами определяют коэффициенты преломления, оптическую активность, спектры поглощения в ультрафиолетовой и инфракрасной области спектра, спектры комбинационного рассеяния, форму и оптические свойства кристаллов и др. [c.426]

МЫ как совокупной связи тел. В химии это глубоко диалектическое положение наряду с Менделеевым развил А. М. Бутлеров применительно к строению органических соединений. По Бутлерову, органическая молекула не есть механическое сложение атомов, а есть целостное образование, качественно отличное от отдельных атомов внутри молекулы атомы не просто сцепляются между собою наподобие того, как происходят сцепления при помощи механических приспособлений, но химически влияют друг на друга. Этим обусловливается не только качественное отличие молекулы в целом от отдельных составляющих ее атомов, взятых в изолированном виде, но и качественное различие между отдельными атомами одного и того же элемента, входящими в данную молекулу, например между тремя радикальными Н, с одной стороны, и одним гидроксильным Н, с другой, в молекуле СН3ОН. Этот порядок взаимнодействия, способ взаимной химической связи элементарных паев в частице — можно назвать химическим строением частиц... [34, стр. 34],— писал Бутлеров, определяя суть своей теории химического строения органических соединений. В другом месте ои говорил Исходя от мысли, что каждый химический атом, входящий в состав тела, принимает участие в образовании этого последнего и действует здесь определенным количеством принадлежащей ему химической силы (сродства), я называю химическим строением распределение действия этой силы, вследствие которого химические атомы, посредственно или непосредственно влияя друг на друга, соединяются в химическую частицу [35, стр. 71—72]. [c.173]

В ряде случаев задачей структурного анализа является не выяснение структуры вещества в целом, а только определение природы и содержания некоторых атомных групп, определяющих свойства вещества. Такие структурные группы могут входить в каркас молекул или являться функциональными. Структурно-групповой анализ применяют при исследовании сложных природных или технических продуктов, для которых очень трудно или невозможно полностью определить структуру. Метод находит также применение при исследовании смесей веществ, из которых выделение отдельных соединений слишком длительно, или тогда, когда нет необходимости их выделения 126]. Простейшим примером структурно-группового анализа является качественный анализ неорганических соединений в растворах, поскольку при этом во многих случаях определяют не сами элементы, а определенные структурные группы (например, SOI, 50Г. l", С10 , СЮз, IO4 и т. д.). В области органической химии качественный анализ по Штау-дингеру является простейшей формой анализа структурных групп. [c.406]

В зависимости от задач и методов различают качественный и ко чественный анализ. Цель качественного анализа—определение, элементного или изотопного состава вещества. При анализе органических соединений находят непосредственно отдельные химичеяще элементы, нахгоимер углерод, серу, фосфор, азот или функциональные группы. При анализе неорганических соединений определяют, какие ионы, молекулы, группы атомов, химические элементы составляют анализируемое вещество. [c.4]

Взаимное влияние атомов. Все изученные нами факты свидетельствуют о том, что молекулы не представ-ляю п собой простой суммы атомов, что атомы, соединяясь в молекулы, оказывают один на другого определенное влияние. Л.юбое Х г . ческое явление, не только из области органической химии, подтверждает этот вывод. Так, еще из начального курса химии хорошо известно, что химическое соединение, например, серы и железа качественно отличается от простой механической смеск зтих элементов. В химическом соединении серы и железа уже нельзя обнаружить свойств серы или железа. Вообще большинство свойств молекулы не представляет собой простой суммы свойств составляющих ее атомов [c.160]

Химический анализ основан на химической реакции определяемого вещества с некоторым добавляемым вспомогательным веществом — реагентом (от латинского геадепз). Чтобы иметь представление о качественном и количественном составе анализируемого образца, рассматривают свойства и количество продукта, образовавшегося в ходе этой реакции. Химическую реакцию можно использовать также для разделения смеси веществ. Растворитель обычно не считается химическим реагентом. В молекулах органических реагентов содержатся атомы углерода. Традиционными исключениями из этого класса веществ являются карбонат, цианид и т. д. однако тиоцианат в этой книге будет рассматриваться как органический реагент. Разнообразие этих реагентов дает им много преимуществ перед неорганическими реагентами. Пробы на отдельные вещества и определение последних часто могут быть осуществлены с более высокой чувствительностью и избирательностью. Разделение смесей с помощью органических веществ также является более эффективным. Поэтому масштабы и число их применений в аналитической практике непрерывно возрастают. Органические реагенты привлекают к себе внимание по той простой причине, что их известно много и, таким образом, имеется возможность широкого выбора. Можно синтезировать также новый, сделанный по заказу для данного измерения реагент, который будет обладать более выгодными свойствами для решения данной аналитической проблемы. До сих пор еще не достигнут наивысший идеал — синтез органических реагентов, которые способны в заданных условиях эксперимента с высокой чувствительностью реагировать только с одним элементом, благодаря чему можно было бы проводить специфические пробы или определения этого элемента в любой смеси без предварительного его выделения. Но хотя этот идеал, по-видимому, представляется недостижимым, отдельные реагенты в некоторой степени удовлетворяют этим требованиям. Наилучшим примером, вероятно, является реакция диацетилдиоксима (диметилглиоксима) с палладием(П) или никелем (П). [c.19]

Обычно принято в качестве первого приближения пренебрегать эффектами поляризуемости и судить о нуклеофильной реакционной способности путем сравнения ко нстант диссоциации кислот. Так, считают, что ион СН более нуклеофилен, чем ион хлора. Этот способ оценки основан, гю существу, на том, что ион водорода избирается в качестве условного стандарта, с которым сравниваются нуклеофильные тенденции, мерой которых таким образом является термодинамический критерий, а именно константа диссоциации. Методы измерения электрофильной реакционной способности менее определенны. Иногда в качестве ее меры используют потенциалы воссга-новления, иногда — разности электроотрицательностей, выводимые на основании периодической системы элементов, иногда — наблюдения над скоростью реакции с нуклеофильным реагентом и т. п. Эти методы представляют собою, безусловно, смесь из термодинамики, кинетики и общей теории органических реакций. Нельзя, однако, не заметить, что термодинамические зависимости используются весьма часто. Таким образом, теория по меньшей мере показывает, что скорость начальной стадии, определяющей, очевидно, скорость реакции, будет больше, если АГ или АН образования связи будет меньше. Отсюда вытекает, что из нескольких реакционных центров в одной молекуле прореагирует первым, используя этот термин в статистическом смысле, тот, который выделяет больше энергии при образовании связи с атакующим реагентом. Так как атакующий реагент имеет как нуклеофильный, так и электрофильный центры, реакционные способности которых могут колебаться в широких пределах, то, следовательно, в зависимости от природы атакующего реагента, любой из центров исходной молекулы может оказаться более реакционноспособным. Поэтому надежда на составление каталога всех соединений по их количественной и качественной реакционной способности является совершенно тщетной. Было бы лучше вычислить количество энергии, освобождающейся при образовании каждой связи при каждой из возможных реакций, и таким путем выяснить природу определяющей скорость реакции стадии, а следовательно, и скорость всей реакции в целом. [c.252]

В случае многоатомных молекул положение усложняется. Однако в некоторых случаях, для которых строение молекулы известно, моменты связей можно легко определить путем измерения молекулярного момента молекулы при допущении, что этот момент является равнодействующим моментов связей, направленных вдоль направления связей. Так, известно, что вода имеет (см> гл. XV) изогнутую структуру, в которой две О—Н связи составляют угол в 105°. Если эти связи имеют равные моменты, направленные под таким углом друг к другу, то момент связи легко может быть рассчитан на основе измерения результирующего момента молекулы. Для соединений углерода задача усложняется вследствие тетраэдрической симметрии углерода. Например, в метане все моменты связей взаимно погашаются и относительно их величины нельзя получить никаких сведений на основании того, что дипольный момент метана равен нулю. Однако, если момент С—Н определить экстраполяцией данных о моментах О—Н и N—Н [момент связи N — Н может быть найден потому, что аммиак имеет пирамидальное строение (см. в гл. XV) и поэтому для него результирующий момент не равен нулю], то при помощи измерений моментов молекул органических соединений можно найти моменты других связей углерода. Обычно принимают, что момент связи зависит только от самой связи и не зависит от соединения, в котором она содержится. Не входя в подробности определения моментов связей,, ограничимся указанием на то, что значительное число их было-определено с большей или меньшей точностью и достоверностью.. Было найдено [38, 16, 39], что момент связи водорода с целым рядом элементов прямо пропорционален величинам электроотрицательности, приведенным в табл. 14. Это позволяет ожидать, чта вообще момент ординарной связи, образуемой любьши двумя элементами, пропорционален разности их электроотрицательности> Однако, если один из них не водород, то, как установлено,, это правило в лучшем случае становится только качественным. Тем не менее, совершенно ясно, что между дипольным моментом и полярным характером связи существует взаимная зависимость, несмотря на то, что ее не удается выразить настолько же просто, как в случае энергий связей. [c.200]

Понятия чистоты и идентичности можно представить яснее, если исследовать понятие сходства. В старой литературе было сравнительно мало критериев сходства. Первыми критериями, используемыми при изучении различных видов материи, были качественные отличия, которые прежде всего бросались в глаза, а именно размер, цвет и форма. Между введением первой количественной меры (плотность) в качестве критерия чистоты и использованием химического состава в качестве меры сходства лежит период более двух тысяч лет. С развитием науки критерии сходства становились более многочисленными, а приборы для измерения свойств веществ—более совершенными. С увеличением точности измерения наши понятия о чистоте, идентичности и элементах настолько изменялись, что в настоящее время трудно утверждать, что чистый углерод можно получить из сахарозы, и поэтому следует предпочесть относительное определение чистоты. Если при хлорировании пропионовой кислоты в результате тщательной разгонки продукта выделяют фракцию, после повторной перегонки которой точка кипения, показатель преломления и плотность различных фракций не изменятся, то такой продукт можно вполне законно назвать чистым. Однако если в дополнение к вышеизложенным операциям включить разделение на оптические антиподы, то представления о чистоте и идентичности придется изменить, поскольку это чистое соединение представляет собой рацемическую смесь. Аналогичные аргументы можно выдвинуть в отношении любого органического вещества, если определяют концентрацию изотопов водорода и углерода в чистых органических соединениях. Понятие чистоты, следовательно, является относительным и полностью основывается на критериях, используемых для измерения сходства определенных фракций дан ного вещества. Эйрин [1] определяет чистое вещество как систему молекул, в которой после тщательного фракционирования не удается выделить фракции с различными свойствами. Можно показать, что чистая енольная форма ацетоуксусного эфира в кварцевом сосуде представляет собой чистое соединение, в то время как в стеклянном сосуде, где присутствуют следы щелочи, она становится смесью. Понятие чистоты включает применение специальных методов определения свойств, поэтому автор предпочитает ограничиться следующим определением Органическое вещество можно считать чистым, если оно при повторном фракционировании дает фракции такой же растворимости, с такими же температурами плавления и кипения, с одним и тем же показателем преломления и т. д. , т. е. беря наиболее обычные свойства. [c.350]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология